薄板坯连铸连轧生产取向硅钢技术的研究
取向硅钢新生产工艺的发展
第４６卷第６期２０２０年１２月包 钢 科 技ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＢａｏｔｏｕＳｔｅｅｌＶｏｌ．４６，Ｎｏ．６Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０２０取向硅钢新生产工艺的发展霍慧贤，李艳霞，孙振东，刘鹏程，黄 斌（包头市威丰稀土电磁材料股份有限公司，内蒙古包头 ０１４０１０）摘 要：文章总结归纳了近年来工业上取向硅钢新的生产工艺，着重介绍了薄板坯连铸连轧工艺、细化磁畴、异步轧制生产取向硅钢、提高Ｓｉ含量、隧道式连续罩式高温退火取代单体罩式退火、减薄厚度、双取向硅钢７种取向硅钢生产新工艺。
这些新的生产工艺对于提高取向硅钢的磁感应强度、降低铁损、降低矫顽力等磁特性，而且在高效、节能、降低成本方面取得了良好的效果。
关键词：取向硅钢；薄板坯连铸连轧；异步轧制；隧道式连续罩式高温退火中图分类号：ＴＧ１４２ １ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９－５４３８（２０２０）０６－００３０－０３ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＮｅｗＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＯｒｉｅｎｔｅｄＳｉｌｉｃｏｎＳｔｅｅｌＨｕｏＨｕｉ－ｘｉａｎ，ＬｉＹａｎ－ｘｉａ，ＳｕｎＺｈｅｎ－ｄｏｎｇ，ＬｉｕＰｅｎｇ－ｃｈｅｎｇ，ＨｕａｎｇＢｉｎ（ＢａｏｔｏｕＷｅｉＦｅｎｇＲａｒｅＥａｒｔｈＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｎｅｗｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｏｒｉｅｎｔｅｄｓｉｌｉｃｏｎｓｔｅｅｌｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓａｒｅｓｕｍ ｍａｒｉｚｅｄ，ｓｅｖｅｎｏｆｔｈｅｍｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｉｎｓｌａｂｃａｓｔｉｎｇａｎｄｒｏｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｒｅｆｉｎｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｄｏｍａｉｎ，ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔｏｆＳｉ，ｒｅｐｌａｃｉｎｇｍｏｎｏｍｅｒｃｏｖｅｒａｎｎｅａｌｉｎｇｗｉｔｈｔｕｎｎｅｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｖｅｒａｎｎｅａｌｉｎｇ，ｔｈｉｎｎｉｎｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｄｏｕｂｌｅｏｒｉｅｎｔｅｄｓｉｌｉｃｏｎｓｔｅｅｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｓｅｎｅｗｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｎ ｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｉｒｏｎｌｏｓｓａｎｄｓｕｃｈｍａｇｎｅｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｓｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｃｏｓｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｒｅｇｏｏｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｉｅｎｔｅｄｓｉｌｉｃｏｎｓｔｅｅｌ；ｔｈｉｎｓｌａｂｃａｓｔｉｎｇａｎｄｒｏｌｌｉｎｇ；ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇ；ｔｕｎｎｅｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａ ｔｕｒｅｃｏｖｅｒａｎｎｅａｌｉｎｇ 硅钢被誉为钢铁产品中的“工艺品”，主要用于制造各种电机、变压器和镇流器铁芯以及各种电器元件。
取向硅钢调研报告.
取向硅钢调研报告简介取向硅钢主要用于制作变压器铁芯和大发电机的定子铁芯，是电力工业发展最为重要的功能材料之一。
取向硅钢组织以高度趋于(110) [001」位向，即高斯方向的晶粒为主要特征，是唯一经过二次再结晶得到的钢铁制品，其生产工艺复杂、制造技术严格，被誉为钢铁材料中的“艺术品”。
取向硅钢按{110}<001>取向度和磁性能不同分为普通取向硅钢(Conventional Grain-oriented Silicon Steel,CGO)和高磁感取向硅钢(High Magnetic Induction Grain-oriented Silicon Steel, Hi-B)两类。
Hi-B 钢与CGO 钢相比，具有铁损低、磁感应强度高、磁致伸缩小等优点，用它制作的变压器产品具有空载损耗低、噪声低、体积小等优点。
近年来，高磁感取向硅钢的产量与使用量逐年增大。
两者在性能上的差异见下表1。
表1 CGO和HiB钢的性能比较取向硅钢生产技术现状目前，世界上主要的取向硅钢生产工艺有4种，分别是高温加热两次冷轧法、高温加热一次冷轧法、低温加热两次冷轧法、低温加热一次冷轧法。
每种工艺的生产流程、工艺特点和优缺点如表2所示。
目前全世界仅有约16家企业可以生产取向硅钢。
主要企业有:日本的新日铁和JFE 、韩国的浦项、美国的AK 和AlleghenyLudlum 、俄罗斯的新利佩茨克(简称NLMK)、德国及在法国的蒂森克虏伯、英国的CogentPower 、巴西的Acestita 、波兰的Stalprodukt S.A.、阿赛诺米塔尔收购的捷克ValcovnyPlechuA.S.、中国的武钢、宝钢等。
目前取向硅钢最先进的生产厂为新日铁，主要生产HiB 取向硅钢； 韩国浦项主要是仿照日本新日铁低温渗氮工艺，全部产品采用低温加热一次冷轧工艺生产，而且绝大部分产品为HiB；德国蒂森克虏伯开发了以Cu2S+AlN为主，并以MnS+Sn为辅作为抑制剂的低温加热一次冷轧法，生产HiB取向硅钢。
取向硅钢二次再结晶机理研究的进展
取向硅钢二次再结晶机理研究的进展取向硅钢（又称废电钢、取向炉渣、磁芯硅钢等）是一种多应用的合金材料，抗风化性能好、抗磨损性能优良、热弹性模量高。
它的加工精度和性能稳定性强，适用于各种高技术应用场合，如航空航天，汽车，机械，计算机等领域。
近年来，取向硅钢的应用越来越广泛，为了满足一些特殊应用，人们不断对其进行研究，研究了取向硅钢的二次再结晶机理。
从取向硅钢的组成可以看出，它是一种钢材，由碳钢、软铁素和硅等多种元素组成，但是硅在其中具有主导性。
硅是一种非常有用的金属元素，它可以在取向硅钢中形成取向结构，进而改变了取向硅钢的性能。
二次再结晶是一种对结构进行重组的技术，可以用来改善取向硅钢的机械性能。
在保持取向结构的前提下，将取向硅钢的温度提高到一定的温度，原子之间的力将发生变化，使结构产生新的运动模式，从而改变原来的结构。
这种重新排列的过程就是取向硅钢的二次再结晶，是提高取向硅钢的性能的可行方法。
取向硅钢的二次再结晶在1970年代初期开始进行研究，主要研究内容包括：（1）再结晶条件；（2）晶体结构变化；（3）晶粒尺寸变化及其影响；（4）再结晶变形行为；（5）微观结构和微观性能；（6）应变逆变行为及机理。
目前，取向硅钢的二次再结晶机理研究已取得了重要进展，并得到了广泛的应用。
研究发现，二次再结晶的温度和时间对取向硅钢的性能有很大的影响；晶粒形貌的变化可以改变取向硅钢的电磁参数；脆性和断裂行为也受到晶粒变化的影响；取向硅钢的二次再结晶还可提高它的耐热性和耐磨性；此外，微观结构变化也可改善取向硅钢的弹性模量和塑性变形性能。
取向硅钢的二次再结晶机理研究仍在继续，主要集中在如下几个研究方面：（1）针对特定应用，进一步评估二次再结晶的影响；（2）取向结构的微观研究；（3）晶粒形态和组织结构及其对性能的影响；（4）提高取向硅钢的耐蚀性和耐热性；（5）建立取向硅钢二次再结晶机理的数学模型；（6）研究微观演变过程及其影响因素；（7）对取向硅钢的二次再结晶处理工艺进行进一步优化。
文献综述
1900 CSP取向硅钢文献综述一、取向硅钢的现状1.世界取向硅钢的现状目前全世界仅有10余家企业可以生产取向硅钢。
主要企业有：日本的新日铁和JFE、韩国的浦项、美国的AK和AlleghenyLudlum、俄罗斯的新利佩茨克、德国及在法国的蒂森克努伯、英国的CogentPower、巴西的Acesita、波兰的StaLprodukt A.A、阿赛诺米塔尔收购的捷克ValcovnyPlechuA.S、中国的武钢等。
2.我国取向硅钢的建设情况截止到2007年年底，国内仅有武钢生产硅钢，2006年、2007年年产量分别为20．799万吨、27．398万吨。
武钢2008年、2009年的取向产量预计分别是3l万吨、35万吨，其中Hi—B钢都达到5万吨。
三硅钢预计2008年年底投产，武钢硅钢总产能达到l60万吨，届时取向硅钢总产能将达到40万吨，一跃超过NLMK、新日铁、AK、蒂森克虏伯，成为全球最大的取向硅钢生产厂家。
比产量扩充更为重要的是其高磁感H1一B产量提更多，预计H1一B钢将占取向硅钢总量的40％，将为国内大型变压器厂提供更多原材料。
鞍钢取向硅钢项目设计规模为年产26万吨，总投资57亿元，分两期进行，一期l0万吨／年，计划于2008年下半年投产；二期l6万吨年，计划2010年竣工，该项目所用的设备从法国、德国进口，生产工艺方面，采用自主研发。
宝钢2008年7月取向硅钢将投产，已经从日本引进、安装了环形炉、罩式炉，安装了一条退火和酸洗生产线、两条脱碳退火线和一条绝缘涂装生产线，2009年第一期工程达到l0万吨产能。
太钢六轧厂硅钢扩建工程完成，计划取向硅钢产能为l5万吨。
二、硅钢的应用领域以及分类根据具体的用途不同，硅钢分为取向硅钢和无取向硅钢。
取向硅钢是变压器最主要和关键的材料，其特性在很大程度上决定了变压器的性能是否优良。
我国变压器行业的主要特点是：规模庞大，中小型企业居多，生产集中度低，但国家电力发展带动了变压器行业的发展。
取向硅钢的加工工艺及取向硅钢
取向硅钢的加工工艺及取向硅钢取向硅钢是一种重要的电工材料，主要用于制造电机、变压器等电力设备。
它具有低磁滞损耗、高导磁性能的特点，能够有效降低电力设备的能耗。
为了满足不同领域对取向硅钢的需求，需要进行一系列的加工工艺。
取向硅钢的加工工艺主要包括原材料准备、热处理、冷轧、取向处理等环节。
首先，原材料准备是确保取向硅钢质量的重要环节。
在原材料选择上，需要选择高纯度的硅钢片，确保其化学成分符合标准要求。
同时，对原材料进行剪切、切边等加工，以便后续工序的进行。
接下来是热处理环节。
热处理是为了改善硅钢的磁性能和机械性能。
常见的热处理方法有退火和热轧退火。
退火是将硅钢加热至一定温度，然后缓慢冷却，以消除应力和晶界回复。
热轧退火是在退火的基础上，再进行一次热轧，可以进一步改善硅钢的磁性能和机械性能。
然后是冷轧环节。
冷轧是将热处理后的硅钢进行冷加工，以提高其平面度和表面质量。
冷轧过程中，硅钢经历了多道次的轧制，逐渐减小厚度，同时改善了晶体取向和磁性能。
冷轧还可以通过控制轧制力和温度，调控硅钢的微观组织和力学性能。
最后是取向处理环节。
取向处理是通过热处理和冷轧等工艺手段，使硅钢的晶体取向更加均匀，提高其导磁性能。
取向处理的具体方法有热轧取向和涂层取向两种。
热轧取向是将热处理后的硅钢再次进行热轧，通过控制轧制力和温度，使晶体取向更加均匀。
涂层取向是在硅钢表面涂覆特殊的取向剂，通过热处理使取向剂在硅钢内部形成均匀的取向结构。
取向硅钢的加工工艺涉及到原材料准备、热处理、冷轧和取向处理等环节。
通过这些工艺手段，可以改善取向硅钢的磁性能、机械性能和导磁性能，满足不同领域对取向硅钢的需求。
在实际生产中，需要严格控制每个环节的工艺参数，确保取向硅钢的质量稳定可靠。
随着科技的进步和工艺的不断改进，取向硅钢的加工工艺也将不断完善，为电力设备的发展提供更好的支持。
抑制剂在取向硅钢生产中具有非常关键的作用
抑制剂在取向硅钢生产中具有非常关键的作用
为了使取向硅钢成品组织获得单一高斯织构并具有优良的磁性能，通常采用细小弥散的第二相质点以及单元素溶质作为抑制剂，通过钉扎作用与晶界偏聚作用，在脱碳退火和最终高温退火升温过程中抑制初次再结晶晶粒的正常长大。
中国钢研科技集团的学者通过热力学计算与模拟试验研究了含钒钛取向硅钢中氮化物析出相的析出规律与析出行为，并探讨了含钒钛元素的氮化物析出相作为薄板坯连铸连轧流程制备取向硅钢中辅助抑制剂的可行性。
研究表明，在所冶炼的含钒钛取向硅钢的成分范围内，TiN在钢液凝固末期便具备析出的热力学条件，而AlN与VN只可能在凝固后的α+γ或α+Fe3C两相区内析出。
含钒钛取向硅钢中氮化物析出相以成分复杂的复合析出相为主，且随着钒钛加入量的增加，钢中抑制剂析出相总的分布密度由于含钒钛元素的氮化物析出相的增加而明显提高，使抑制剂抑制初次再结晶晶粒正常长大的能力得以加强，最终成品的磁感应强度值B8由1.898T。
同时，加入不高于0.007%的Ti与不高于0.005%的V不会影响中间脱碳退火工序的脱碳效果以及高温退火净化阶段硫"氮的脱除效果，其形成的含钒钛元素的纳米级氮化物析出相适合作为薄板坯连铸连轧流程制备取向硅钢的辅助抑制剂。
轧制取向硅钢片的技术分析
轧制取向硅钢片的技术分析【摘要】随着取向硅钢在各行业中的应用越来越广泛，对制造取向硅钢的技术也提出更高的要求，它质量的好坏也影响着我国能源的利用效率。
取向硅钢片的制作工艺复杂，工序多，制造技术严格。
笔者通过冷轧热轧、抑制剂的种类、同步异步轧制的比较及对缺陷控制的分析，从而得出最合理轧制取向硅钢片的方法。
【关键词】取向硅钢；冷轧；抑制剂；异步轧制；缺陷硅钢片是我们现代生活应用非常广泛的一种铁磁材料，而取向硅钢片更是做为电力、军事工业中用来制作各种变压器的重要材料，它的质量的高低直接影响着我国能源的利用效率，取向硅钢片的制作工艺复杂，工序多，制造技术严格。
为增大磁通密度，降低铁损，减小厚度，使之晶粒趋向于一致，接下来我将对轧制取向硅钢片的四个要点进行分析，从而得出最合理轧制取向硅钢片的方法。
一、轧制方式的影响硅钢片的轧制主要分为热轧和冷轧。
热轧硅钢片是将铁硅合金用平炉或电炉熔融，进行反复热轧成薄板，最后在800-850℃退火后制成。
热轧硅钢片主要用于发电机的制造，故又称热轧电机硅钢片，但其可利用率低，能量损耗大，近年相关部门已强令要求淘汰。
当然热轧也可以轧制一些要求不高的无取向硅钢，可作为轧制取向硅钢的毛坯材料。
用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，再经过一定的热处理将会得到叫好的取向硅钢。
与热轧无取硅钢片比较，取向硅钢的磁性具有很强的方向性；在这一轧制方向上具有优越的磁化性能与低能量损耗。
取向硅钢片在易磁化方向的铁损为横向的1/3左右，而磁导率却是它的6倍，同时铁损仅为热轧硅钢片的1/2，而磁导率却是后热轧硅钢的2.5倍。
二、抑制剂的重要影响硅是硅钢片中重要的合金元素，当在单质铁中硅含量较高时，它的组织为单相铁素体，不仅保留其优良磁导性，还降低了铁损；但随着要档si含量增加，硅钢的强度和硬度也随之而提高，当然脆性也会明显增加，这使硅钢片的轧制相当困难。
如以硫化锰作为抑制剂，可以部分解决，虽然锰和硫是必须严格控制的两个元素，但这两个元素在轧制过程中有一个阶段是需要的，碳在S和Mn之间起平衡作用。
取向硅钢的加工工艺及取向硅钢
取向硅钢的加工工艺及取向硅钢取向硅钢是一种特殊的电工钢材料，其加工工艺具有一定的特点和要求。
本文将从取向硅钢的特点入手，介绍其加工工艺及相关知识。
取向硅钢是一种具有高磁导率和低磁滞损耗的电工钢材料，广泛应用于电力变压器、电机和发电机等设备中。
其主要特点是具有明显的取向性，即晶粒的方向倾向于与材料的延伸方向保持一致。
这种取向性使得取向硅钢具有更好的磁导率和低磁滞损耗，提高了设备的工作效率。
在取向硅钢的加工工艺中，一个重要的步骤是取向退火。
取向退火是通过加热和冷却处理来改善取向硅钢的磁性能。
在取向退火过程中，首先将取向硅钢加热到一定温度，然后快速冷却。
这种加热和冷却的处理可以使晶粒重新排列，达到优化磁性能的目的。
取向退火的工艺参数对于取向硅钢的磁性能具有重要影响。
加热温度、保温时间和冷却速率是影响退火效果的关键因素。
合理选择这些参数可以使得取向硅钢的晶粒尺寸得到优化，从而提高磁导率和降低磁滞损耗。
除了取向退火，还有其他一些加工工艺也可以用于改善取向硅钢的磁性能。
例如，取向硅钢的冷轧工艺可以使晶粒沿着轧制方向排列，进一步提高取向性。
此外，还可以利用高温退火、磁场处理等方法来改善取向硅钢的磁性能。
在实际应用中，取向硅钢的加工工艺也需要考虑到成本和效率等方面的因素。
例如，取向退火的温度和时间需要在保证磁性能的前提下尽量降低，以节约能源和时间成本。
同时，加工设备的先进程度和操作技术也对取向硅钢的加工工艺有着重要影响。
取向硅钢是一种具有特殊磁性能的电工钢材料，其加工工艺需要特殊的处理步骤和工艺参数。
通过合理选择加工工艺和工艺参数，可以使取向硅钢的磁性能得到优化，提高设备的工作效率。
在未来的发展中，随着科技的进步和工艺水平的提高，取向硅钢的加工工艺将进一步改善和完善，为电力行业的发展做出更大的贡献。
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第42卷 第11期 2007年11月钢铁Iron and Steel Vol.42,No.11November 2007薄板坯连铸连轧生产取向硅钢技术的研究于永梅, 李长生, 王国栋(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳110004)摘 要:通过分析传统工艺生产取向硅钢,阐述了采用薄板坯连铸连轧生产取向硅钢的优势及可行性,指出了该工艺关键环节的核心控制技术。
结果表明,通过合理选取取向硅钢的成分和抑制剂与后续渗氮等工艺的配合可以生产出取向硅钢。
关键词:取向硅钢;薄板坯;连铸连轧;生产工艺中图分类号:T G306 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2007)1120045204Study of Production of Oriented Silicon Steel byThin Slab C asting and R ollingYU Y ong 2mei , L I Chang 2sheng , WAN G Guo 2dong(The State K ey Laboratory of Rolling and Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,Liaoning ,China )Abstract :The possibility and advantages of producing oriented silicon steel by thin slab casting and rolling (TSCR )technology are described.Results show that the cold 2rolled silicon steel can be produced using TSCR process reason 2able chemical composition proper precipitation of prohibitors and subsequent nitriding treatment as the key mo 2ments.K ey w ords :oriented silicon steel ;thin slab ;casting and rolling ;production基金项目:国家自然科学基金项目(50334010;50504007)作者简介:于永梅(19742),女,博士生; E 2m ail :xuyunbo @ ; 修订日期:2007201210 电工钢板包括碳含量很低的w (Si )<0.5%电工钢和w (Si )=0.5%～6.5%硅钢两类,主要用作各种电机和变压器的铁芯,是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。
电工钢板在磁性材料中用量最大,也是一种节能的重要金属功能材料[1]。
取向硅钢作为一种软磁合金材料,主要用作变压器,因此取向硅钢又称为变压器钢,通常提到的取向硅钢片是指具有高斯织构的单取向硅钢片,即(110)晶面//轧面,易磁化方向[001]晶向//轧向,取向硅钢按其制造工艺特点和磁性能分为普通取向硅钢(GO 钢)和高磁感取向硅钢(Hi 2B 钢)。
Hi 2B 钢比GO 钢价格贵,其产量只占取向硅钢总产量的20%,主要用来制造低损耗低噪音高级变压器。
取向硅钢因制造工艺和设备复杂,成分控制严格,杂质含量要求极低,制造工序长和影响性能因素多等而被称为“特钢艺术品”。
所以自主开展节能、环保和降低成本的薄板坯连铸连轧生产取向硅钢工艺的研究具有十分重要的意义。
目前无论是美国的NUCOR 公司还是意大利的TERNI 公司采用CSP 流程生产的无取向硅钢都显示出较好的磁性能。
同时国外有专利指出CSP 生产取向硅钢很有前途。
如日本专利J P2002212639[2]说明了一种利用连铸出的30～140mm 厚的薄板坯生产取向硅钢的方法;美国专利6,273,964说明了一种采用厚度为40～70mm 的薄板坯生产取向硅钢的方法[2,3];意大利AST 2TERNI 公司在自己的薄板坯连铸连轧生产线上成功生产了取向硅钢[4]。
1 取向硅钢现行的生产工艺目前生产取向硅钢的方法是以MnS 或AlN 为抑制剂,铸坯必须经过高温加热,使铸坯中的MnS 和AlN 重新固溶,从而保证获得稳定的高磁性。
普通取向硅钢(GO )铸坯加热温度规定为1350～1370℃。
高磁感取向硅钢(Hi 2B )由于Mn 和C 含量高于GO ,加热温度更高,甚至高达1400℃。
目前最普遍使用的生产取向硅钢的生产工艺流程如图1所示。
普通取向硅钢通常采用二次冷轧法生产,由热轧带钢冷轧至中间厚度,进行一次中间退火。
特点是以MnS 作为抑制剂来抑制初次晶粒的长大;采用中等压下率(50%～60%)的冷轧来形成形变织构(111)[112]。
高磁感取向硅钢采用一次冷轧法生产,热轧带钢通过常化、酸洗处理后一次冷轧至成品厚度,再进行后续热处理。
其生产特点为以AlN 作钢 铁第42卷图1 生产取向硅钢的传统工艺流程Fig.1 T raditional production flow diagram of grain oriented silicon steel为主要抑制剂来抑制初次晶粒的长大;以85%的大压下率形成再结晶的(110)[001]的冷轧形变织构。
传统生产取向硅钢的工艺,铸坯必须经1350℃以上的高温加热,这带来很多问题,例如:钢烧损率达5%,热轧板边裂严重,消耗大量的燃料,炉衬寿命短,经常清理炉渣,高温加热炉投资大,成才率和产量低,制造成本高。
2 薄板坯连铸连轧生产取向硅钢的优势 薄板坯连铸连轧技术经过10多年的发展、完善,已从开发初期的以低成本、生产中低档次产品,发展到目前与传统的钢铁联合企业的转炉工艺有机结合,生产双相钢、TRIP 钢及无取向电工钢等品种,充分利用了薄板坯连铸连轧技术工艺的优越性,表明薄板坯连铸连轧技术在高端产品的应用方面仍有很大的潜力。
根据分析采用薄板坯连铸连轧生产取向硅钢的优势[5,6]为:(1)抑制剂充分固溶和轧制冷却与热处理时的细化析出,平均尺寸不大于60nm ,有利于二次再结晶晶粒取向织构的形成与发展,有利于磁性能的提高,也有利于表面质量和尺寸精度的提高(由于铁皮减少和铸坯温度均匀性的提高);(2)板坯加热温度低、时间短,提高成材率,降低成本;(3)铸坯凝固和冷却速度快,有利于铸坯组织的细化,有利于晶粒和析出物的细化,减少偏析和疏松;(4)连铸连轧工艺要求铸坯轧前始终保持高温,使抑制剂充分固溶,不致析出,避免了铸坯长期高温加热,大幅度节能及提高成材率,降低成本;(5)该技术环保、节能、缩短生产周期和生产线,促进传统流程的产品结构优化,扩大产品范围和提高产品质量。
取向硅钢的连铸连轧工艺的最主要特点就是铸坯没有冷却后再高温加热的工序,而采用高温直接轧制或直接高温热装轧制工艺。
要使铸坯在开轧以前始终保持在抑制剂析出温度(MnS 1200℃,AlN1160℃)以上,亦即保持S 化物和C 、N 化合物的固溶状态,使之在热轧冷却过程中呈均布弥散析出起初次抑制剂的作用。
没有高温再加热工序,就消除了高温加热的诸多重大缺陷,大大简化了工艺,典型的CSP 工艺流程如图2所示。
该工艺经浇铸并通过均热炉后,薄板坯被直接送入热轧精轧机(直轧),板坯经冷却、预加热、预轧等工序即可省略。
最典型的即CSP 连铸连轧线,其工艺流程为钢水—精炼—连铸机—辊底式加热炉—高压水除鳞—立辊轧机—精轧—轧后层流冷却—地下卷取机—运卷小车—步进梁运输—取样检查—打捆—称重—打印标记—入库,图2为典型薄板坯连铸厂的工艺布置图。
采用CSP 生产取向硅钢的工艺流程如下:冶炼→真空处理→连铸(液态铸轧)→直接轧制(DR )/直接热装轧制(D HCR )→常化和酸洗→冷轧→脱碳退火→渗氮处理→高温退火→平整拉伸退火及涂绝缘膜。
虽然在CSP 生产线上开发取向硅钢需要对CSP 工艺和取向硅钢的生产工艺做必要的改进,具有一定的难度。
但是从现有的研究成果来看,采用・64・第11期于永梅等:薄板坯连铸连轧生产取向硅钢技术的研究1—中间包; 2—结晶器; 3—切断剪; 4—均热炉; 5—事故剪; 6—除鳞机;7—精轧机; 8—层流冷却; 9—飞剪; 10—卷取机.图2 CSP 轧制技术工艺流程Fig.2 Flow diagram of CSP technologyCSP 技术不仅能够生产无取向硅钢,生产取向硅钢也有相关专利和报道。
3 薄板坯连铸连轧生产取向硅钢的关键技术 (1)取向硅钢的连铸连轧工艺的最主要特点就是铸坯没有冷却后再高温加热的工序,但不经高温再加热时要求采取相应技术措施,以保证铸坯在热轧前一直保持在长、宽、厚3个方向上的均匀高温及非金属第二相与偏聚元素的固溶组织状态。
为此,必须改造现有连铸机使能生产高温均温的无缺陷铸坯,保证装炉温度在1150～1200℃(现在一般只能900℃),亦即使铸坯在开轧以前始终保持在抑制剂析出温度以上,保持S 化物和C 、N 化合物的固溶状态,使之在热轧冷却过程中呈均布弥散析出起初次抑制剂的作用。
同时在连铸时要控制好钢水的过热度,使铸坯中柱状晶占35%以上,因为AlN 在柱状晶区比在等轴晶区分布更均匀[7]。
(2)通过大压下热轧和控制冷却及卷取使热轧钢带具有适当的均细分布的初次抑制剂的组织状态,再通过大压下率冷轧及脱碳、渗氮处理等工序使钢带具有更为均细的二次抑制剂,使之能在二次再结晶退火时依靠这两次抑制剂的强抑制能力发展完善的(110)[001]二次再结晶组织。
热轧采用强力型轧机对坯料进行大压下轧制,道次压下率40%～50%。
热轧开轧温度1150～1200℃,终轧温度850～950℃,卷取温度600～700℃。
大压下(大摩擦因数)轧制可增加带钢次表层二次晶粒(110)[001]位向的生成,有利于取向度和磁性能的提高。
即使CSP 生产的热带未能形成所需形态的抑制剂,但在常化和以后渗氮处理中可以形成所需抑制剂(AlN )的数量和均匀、细小、弥散分布,满足提高取向度的要求[8,9]。
(3)要选定好硅钢的化学成分和抑制剂。
Hi 2B 钢是以AlN 为主要的抑制剂,当硅的质量分数提高到3.2%～3.4%时,钢中常加入少量铜(质量分数<0.2%)或微量锡等来进一步加强抑制能力。
因为提高硅含量使二次再结晶发展速度减慢或被抑制,铜对取向电工钢影响是多方面的。
硅含量提高,碳含量也要相应提高,以保证热轧过程有20%～30%数量的奥氏体相,碳的质量分数为0.036%的硅钢,奥氏体是作为粗大的第二相粒子出现的。
体积分数取决于再加热的温度,并且体积分数对增长的流变应力有显著的影响[10,11]。